基于wsn的穿戴式人体姿态与健康监护系统的研制

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1、重庆大学硕士学位论文基于WSN的穿戴式人体姿态与健康监护系统的研制姓名：李声飞申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：何伟2010-04中文摘要摘要随着社会老年化问题加剧，人们对老年人的健康日益关注，监测老年人日常运动姿态和生理信息、评估老年人的健康状况，具有重要的社会意义。穿戴式技术应用于老年人健康监护，实现低生理、心理负荷下人体生理信号动态获取，已成为医疗监护领域的研究热点。开发新型的可穿戴式医疗监护仪，在老年人日常健康监测、病人康复治疗等方面有重大的实用价值，将成为新医疗模式下重要的健康监护、诊断和保健设备。目前，国外在健康监护领域的研究成果颇丰

2、，而国内该领域的研究正处于起步阶段。随着人们家庭保健意识的增强，穿戴式医疗监护技术将具有广阔的应用前景。本文研究了一套基于无线传感器网络的可穿戴式人体姿态与健康监护平台，能实时检测和显示人体姿态和生理信息。论文主要包括以下几个方面：1.介绍了无线传感器网络的基本概念，详细分析了ZigBee2006协议栈各层功能，在此基础上进行项目需求分析，提出了监护系统总体方案：系统由可穿戴式节点(4个子节点和1个中心节点)和PC机人机交互界面组成。穿戴式节点佩戴在人体不同部位，检测运动加速度信息，并通过无线网络将数据传给PC机，PC机上研究算法处理加速度数据，实时检测人体姿

3、态、心率信息，并跟踪步态运动。2.结合项目需求设计了传感器节点硬件电路。采用单芯片SOC设计思想，大大的缩小了节点体积；选取低功耗芯片，并设计节能电路，延长了节点的工作寿命；基于微带线理论，设计了倒F型PCB环状天线，提高了射频通信的稳定性。3.设计了健康监护系统的软件部分。系统软件包括上位机部分和下位机部分，下位机软件主要负责采集人体运动加速度数据，采用频分复用方式和ZigBee2006协议搭建通信平台，收集并传输各子节点数据到中心节点。上位机部分研究和实现了姿态/心率检测、步态跟踪算法，接收和处理加速度数据，并设计人机交互界面实时显示加速度波形、姿态/心率

4、信息。实验结果表明，该系统能够实时检测人体姿态/心率状况、跟踪步态运动，较好的实现了健康监护功能，且具有体积小、功耗低、准确性高、可扩展性好、性价比高等优点，可应用于老年人活动检测、健康监护等领域。关键词：穿戴式监护，无线传感器网络，姿态/心率检测，步态跟踪，加速度传感器I英文摘要ABSTRACTWiththeaggravationofagingsocietyproblem,peopleareincreasinglypayingattentiontohealthoftheelderly,itissociallyimportanttomonitordailypo

5、stureandphysiologicalinformationoftheelderlyandevaluatetheirhealthcondition.Wearabletechnology,whichisusedtomonitorthehealthoftheelderlyanddynamicallyacquiresthephysiologicalsignalwithlow-physicalandmentalload,hasbecomeahotresearchfieldofmedicalcaredomain.New-stylewearablemedicalmon

6、itorhasimportantpracticalvalueinfieldssuchasdailyhealthinspectionoftheelderly,rehabilitationofpatientsetc.,andwillbeanimportantkindofmedicalequipmentforhealthmonitoring,diagnosingandhealthcareinthenewmedicalmodel.Nowadays,whilefruitfulresearchresultshaveachievedinhealthcaredomainabr

7、oad,domesticresearchhasjustbeenstarted.Withtheenhancementoffamilyhealthcareconsciousnesses,Wearablehealthmonitoringtechnologyhasbroadapplicationprospects.ThispaperdesignedaWearableHumanPostureandHealthMonitoringPlatformBasedonWirelessSensorNetworks,whichcandetectanddisplayhumanpostu

8、reandphysiologicali